Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Эпюры гидростатического давления.





Для решения многих практических задач приходится строить эпюры гидростатического давления, представляющие собой графическое изображение распределения гидростатического давления на плоские прямоугольные поверхности.

Основное уравнение гидростатики: р = ро + ρqh является уравнением прямой линии со свободным членом и имеет вид: y = kx + b, где свободному члену b соответствует давление, действующее на поверхность жидкости ро, а угловому коэффициенту k – объемный вес γ. Как видно, для весового давления р = γh мы имеем уравнение прямой, проходящей через начало координат (b+ро=0). Итак, изменение гидростатического давления по глубине подчиняется линейному закону. В связи с этим для построения эпюры гидростатического давления, действующего на плоскую прямоугольную фигуру, достаточно иметь только две точки, по которым строится прямая линия.

 

 

 

Рис. 13.

 

 

Общие законы и уравнения кинематики жидкостей и газов

3.1. Основные понятия и определения

Параметры, характеризующие движение – скорость и давление, изменяются в потоке движущейся жидкости в пространстве и во времени.

Основная задача гидродинамики – исследование изменения этих параметров в потоке жидкости, т.е. нахождение вида функций:

υ = ƒ1 (x,y,z,t), P = f2(x,y,z,t),

 

где υ и P – скорость и давление жидкости в рассматриваемой точке;

 

x,y,z - координаты рассматриваемой точки в пространстве;

 

t – время.

 

Различают установившееся и неустановившееся движения жидкости.

Установившееся движение – это движение, при котором скорость и давление в любой точке движущейся жидкости не изменяются с течением времени, а зависят лишь от расположения точки в пространстве:

v = ƒ1 (x,y,z), P = f2(x,y,z).

Неустановившееся движение - это движение, при котором скорость и давление в каждой точке изменяются с течением времени, т.е. являются функциями координат и времени:

v = ƒ1 (x,y,z,t), P = f2(x,y,z,t).

Поток и его гидравлические элементы

 

Объектом рассмотрения в гидродинамике служит поток жидкости. Поток жидкости – это непрерывная масса частиц жидкости, движущаяся в определенном направлении. Потоки жидкости делятся на напорные, безнапорные и свободные (рис.14.)

Рис. 14

Напорным называется поток, ограниченный по всему периметру твердой стенкой (рис. 14а).

Безнапорным называется поток, частично ограниченный твердой стенкой и имеющий свободную поверхность (рис. 14.б).

Свободной струей называется поток, вовсе не ограниченный твердыми стенками (рис. 14. в).

К гидравлическим элементам потока относятся живое сечение, расход, смоченный периметр, гидравлический радиус и средняя скорость.

Живое сечение потока – поверхность, перпендикулярная направлению скорости потока и ограниченная его внешним контуром. Обозначается буквой w и измеряется в м², см², мм².



Расход потока – количество жидкости, проходящей через живое сечение за единицу времени. Обозначается буквой Q и определяется по формуле:

, м³/с (л/с, л/ч, м³/ч). (3.1)

Смоченный периметр потока – длина контура живого сечения, на которой жидкость соприкасается с твердыми стенками. Обозначается буквой χ и измеряется в м, см, мм.

Гидравлический радиус потока – отношение площади живого сечения к смоченному периметру. Обозначается буквой R и определяется по формуле:

, м ( см, мм). (3.2).

Средняя скорость потока – частное от деления расхода потока на площадь его живого сечения:

V=Q/ω (в м/с, см/с, мм/с). (3.3).

Равномерным движением жидкости принято считать установившееся движение, при котором живые сечения и средняя скорость потока не изменяются по длине.

Неравномерным движением жидкости принято считать установившееся движение, при котором живые сечения и средняя скорость потока изменяются по его длине.

Линия тока

Линией тока называется линия в потоке, касательные к которой в каждой точке совпадают с направлением векторов скорости в точке.

 

Рис.15. Линия тока потока жидкости

Элементарная струйка

Элементарная струйка – часть потока жидкости, ограниченной линиями тока, проведенными через все точки замкнутого контура, находящегося в движущейся жидкости.

Рис.16. Элементарная струйка

Любой поток жидкости можно рассматривать как совокупность большого числа элементарных струек, движущихся с различными скоростями.

Рассмотрим установившееся движение жидкости в русле переменного сечения (рис.9.). Выделим сечениями 1-1 и 2-2 некоторый участок элементарной струйки. В данный отсек в единицу времени через сечение 1-1 втекает объем жидкости:

Q1 = ω1∙ υ 1,

а через сечение 2-2 из отсека вытекает объем

Q2 = ω2 ∙ υ2.

Так как жидкость несжимаема, а стенки русла жесткие, то при отсутствии разрыва, то при отсутствии разрыва в потоке и согласно закону сохранения вещества можно записать:

Q1= Q2.

Подобные соотношения можно составить для любых двух сечений струйки, поэтому можно записать

Q1= Q2= Q3 = const (вдоль потока), м³/с. ( …)

Рис.17. Элементарная струйка и трубка тока

Данное уравнение можно записать в виде произведения скорости на площадь живого сечения:

ω 1 ∙ υ1 = ω2 ∙ υ2 = ω ∙ υ = const (вдоль потока), м³/с. ( …)

Уравнение … называется уравнением неразрывности потока жидкости, из которого следует , что при установившемся движении несжимаемой жидкости произведение средней скорости на площадь живого сечения потока является величиной постоянной.

 

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.